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Veränderungsdetektion und Risikobewertung: Einführung zum Arbeitsblatt 
Die Lernziele der folgenden Übung sind:
Unter „Überwachen“ verstehen wir das Beobachten von dynamischen Prozessen und Veränderungen im Lauf der Zeit (multitemporal). Dies ist uns durch Satelliten möglich, die in bestimmten Erdumlaufbahnen fliegen und denselben Ort auf der Erde in regelmäßigen Abständen beobachten. Dank umfangreicher Satellitenbild-Archive können wir auch in die Vergangenheit blicken. So besteht beispielsweise das Landsat-Programm seit 1972, und Luftaufnahmen liegen sogar von noch älteren Daten vor.
Die Sensoren an Bord von Satelliten erfassen Informationen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen des elektromagnetischen Spektrums (multispektral) und bieten deshalb die Möglichkeit, Merkmale zu erkennen, die im sichtbaren Bereich des Spektrums nicht festgestellt werden können. Satellitenbilder decken außerdem ausgedehnte Bereiche ab, sodass sich große Gebiete überwachen lassen, die von der Erde aus nicht beobachtet werden können (zum Beispiel unwegsames Gelände), oder ein vom Boden aus nicht möglicher Überblick über ein Gebiet gewonnen werden kann. Neben einem geringeren logistischen Aufwand bieten sich Satellitenbilder als Alternative zu Vor-Ort-Untersuchungen an. Anhand von Methoden der Veränderungsdetektion (engl.: change detection) erkennen wir in Satellitenbildern Veränderungen auf der Erdoberfläche.
Die Situation in Goma: Die Straßen der Stadt wurden zu Kanälen für grobe Lavaströme, und zahlreiche Gebäude brachen zusammen oder gingen in Flammen auf. Lava bedeckte den nördlichen Teil des Flughafenrollfelds, und die Verbindung zu einigen Bereichen der Stadt wurde unterbrochen. Lavaströme zerstörten Wohn- und Geschäftsviertel sowie eine Kathedrale. Einer der zwei Hauptlavaströme, die durch Goma flossen, bahnte sich seinen Weg mitten durch die Stadt bis zum Kivu-See, wo sich ein Lava-Delta bildete. Es wurde befürchtet, dass durch die Beeinträchtigung der einströmenden Lava große Mengen von Kohlendioxid und Methangas freigesetzt werden könnten, die am Grund des Sees lagern. Glücklicherweise kam es nicht dazu.
Die Eruption wurde am 6. Februar 2001 von vulkanischen Schwarmbeben eingeläutet und dauerte mindestens bis zum 2. März. Das Vulkanobservatorium in Goma berichtete, dass der Ausbruch des Nyamuragira mit der Öffnung zweier Spalten (Risse, durch die Lava ausdringt) vom Gipfelkrater hinab über die Nord- und Südflanken begann. Zunächst bildeten sich zwei Kegel und Lavaströme ergossen sich nach Norden und Süden. Die Straßen von Goma nach Rutshuru und von Kalengera nach Tongo drohten, durch die Lavaströme abgeschnitten zu werden. Eine Aschewolke wehte westwärts und zerstörte etwa 50 km2 Weideland sowie 150 km2 Felder in den Städten Rusayo, Kirolirwe, Burungu, dem Süden von Kichanga, dem Masisi-Gelände und Minova. Auch Gebiete in bis zu 30 km Entfernung vom Ort des Ausbruchs, darunter die stark besiedelte Stadt Goma, wurden in Mitleidenschaft gezogen.
Daten In dieser Übung arbeiten wir mit Landsat-Daten, da Landsat-Daten seit 1972 vorliegen, sie eine recht hohe Auflösung bieten und kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden können. Die verfügbaren Bilder stammen außerdem von kurz vor und kurz nach großen Eruptionen. Der Hauptgrund, weshalb keine anderen optischen Bilder verwendet werden, liegt in der Tatsache, dass der Himmel über dem Gebiet fast immer bewölkt ist und nur einige wenige Landsat-Bilder aus den letzten Jahren nahezu wolkenlos sind. Zum Durchdringen der Wolken wären Radar-Aufnahmen erforderlich (z. B. von Envisat ASAR, ERS-SAR oder Radarsat).
Welche Bilder eignen sich am besten für eine Veränderungsdetektions-Analyse der Vulkane?
2001 ist ein Bild mit wenigen Wolken; es wurde direkt vor der Eruption des Nyiragongo im Jahr 2002 aufgenommen, aber nach der Eruption des Nyamuragira von 2001. 2003-01-31 ist ein nahezu wolkenfreies Bild, aber leider befinden sich direkt über der Lava von 2002 Wolken und eine kleine Aschewolke. 2003-01-15 zeigt die Aschewolke, aber die Hälfte des Bildes ist mit Wolken bedeckt. Das Gebiet mit der Lava der Nyiragongo-Eruption von 2002 ist deutlich sichtbar, die Lava der Nyamuragira-Eruption jedoch nicht so gut.
Deshalb verwenden wir 2001, 2003-01-15 und 2003-01-31. Die Bilder von 1975 und 1978 verwenden wir zur visuellen Analyse der Nyiragongo-Eruption von 1977. Anhand von Bildern von 1987 und 1995 erstellen wir außerdem eine optische Zeitreihe. Vorbereitung
Last update: 22 Mai 2013
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